Hay un misterio desconcertante en el universo. Las mediciones de la tasa de expansión cósmica utilizando diferentes métodos siguen arrojando resultados en desacuerdo. La situación ha sido llamada una "crisis".
El problema se centra en lo que se conoce como la constante de Hubble. Llamada así por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble, esta unidad describe qué tan rápido se está expandiendo el universo a diferentes distancias de la Tierra. Utilizando datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea (ESA), los científicos estiman que la velocidad es de 46.200 mph por millón de años luz (o, usando unidades de cosmólogos, 67.4 kilómetros / segundo por megaparsec). Pero los cálculos que utilizan estrellas pulsantes llamadas Cefeidas sugieren que es de 50,400 mph por millón de años luz (73.4 km / s / Mpc).
Si el primer número es correcto, significa que los científicos han estado midiendo distancias a objetos lejanos en el universo durante muchas décadas. Pero si el segundo es correcto, entonces los investigadores podrían tener que aceptar la existencia de física exótica y nueva. Los astrónomos, comprensiblemente, están bastante preocupados por esta discrepancia.
¿Qué se supone que debe hacer un laico con esta situación? ¿Y cuán importante es esta diferencia, que para los extraños parece menor? Para llegar al fondo del choque, Live Science llamó a Barry Madore, astrónomo de la Universidad de Chicago y miembro de uno de los equipos que realizaban mediciones de la constante de Hubble.
El problema comienza con el propio Edwin Hubble. En 1929, notó que las galaxias más distantes se alejaban de la Tierra más rápido que sus contrapartes más cercanas. Encontró una relación lineal entre la distancia que un objeto estaba de nuestro planeta y la velocidad a la que retrocedía.
"Eso significa que algo espeluznante está sucediendo", dijo Madore a Live Science. "¿Por qué seríamos el centro del universo? La respuesta, que no es intuitiva, es que no se mueve. Cada vez se crea más espacio entre todo".
Hubble se dio cuenta de que el universo se estaba expandiendo, y parecía hacerlo a un ritmo constante, por lo tanto, la constante de Hubble. Midió el valor en aproximadamente 342,000 millas por hora por millón de años luz (501 km / s / Mpc), casi 10 veces más grande de lo que se mide actualmente. Con los años, los investigadores han refinado esa tasa.
Las cosas se volvieron más extrañas a fines de la década de 1990, cuando dos equipos de astrónomos notaron que las supernovas distantes eran más tenues y, por lo tanto, más alejadas de lo esperado, dijo Madore. Esto indicaba que no solo el universo se estaba expandiendo, sino que también se estaba acelerando en su expansión. Los astrónomos nombraron la causa de este misterioso fenómeno de energía oscura.
Habiendo aceptado que el universo estaba haciendo algo extraño, los cosmólogos recurrieron a la siguiente tarea obvia: medir la aceleración con la mayor precisión posible. Al hacer esto, esperaban volver sobre la historia y la evolución del cosmos de principio a fin.
Madore comparó esta tarea con caminar en una pista de carreras y echar un vistazo a los caballos que corren por el campo. De esa información, ¿podría alguien deducir dónde comenzaron todos los caballos y cuál de ellos ganaría?
Ese tipo de pregunta puede parecer imposible de responder, pero eso no ha impedido que los científicos lo intenten. Durante los últimos 10 años, el satélite Planck ha estado midiendo el fondo cósmico de microondas, un eco distante del Big Bang, que proporciona una instantánea del universo infantil hace 13 mil millones de años. Utilizando los datos del observatorio, los cosmólogos podrían determinar un número para la constante de Hubble con un grado de incertidumbre extraordinariamente pequeño.
"Es hermoso", dijo Madore. Pero "contradice lo que la gente ha estado haciendo durante los últimos 30 años", dijo Madore.
Durante esas tres décadas, los astrónomos también han estado usando telescopios para observar cefeidas distantes y calcular la constante de Hubble. Estas estrellas parpadean a una velocidad constante dependiendo de su brillo, por lo que los investigadores pueden decir exactamente qué tan brillante debe ser una Cefeida en función de sus pulsaciones. Al observar cuán oscuras son realmente las estrellas, los astrónomos pueden calcular una distancia a ellas. Pero las estimaciones de la constante de Hubble usando Cefeidas no coinciden con las de Planck.
La discrepancia puede parecer bastante pequeña, pero cada punto de datos es bastante preciso y no hay superposición entre sus incertidumbres. Los diferentes lados se han señalado entre sí, diciendo que sus oponentes han incluido errores que arrojan sus resultados, dijo Madore.
Pero, agregó, cada resultado también depende de un gran número de suposiciones. Volviendo a la analogía de la carrera de caballos, Madore lo comparó con tratar de averiguar el ganador al tener que inferir qué caballo se cansará primero, lo que ganará una repentina explosión de energía al final, que se resbalará un poco en mojado parche de hierba de la lluvia de ayer y muchas otras variables difíciles de determinar.
Si los equipos de Cefeidas están equivocados, eso significa que los astrónomos han estado midiendo distancias en el universo incorrectamente todo este tiempo, dijo Madore. Pero si Planck está equivocado, entonces es posible que la física nueva y exótica tenga que ser introducida en los modelos del universo de los cosmólogos, agregó. Estos modelos incluyen diferentes diales, como el número de tipos de partículas subatómicas conocidas como neutrinos en existencia, y se utilizan para interpretar los datos del satélite del fondo cósmico de microondas. Para conciliar el valor de Planck para la constante de Hubble con los modelos existentes, algunos de los diales tendrían que modificarse, dijo Madore, pero la mayoría de los físicos aún no están dispuestos a hacerlo.
Con la esperanza de proporcionar otro punto de datos que pudiera mediar entre los dos lados, Madore y sus colegas observaron recientemente la luz de las estrellas gigantes rojas. Estos objetos alcanzan el mismo brillo máximo al final de sus vidas, lo que significa que, al igual que con las Cefeidas, los astrónomos pueden ver qué tan tenues se ven de la Tierra para obtener una buena estimación de su distancia y, por lo tanto, calcular la constante de Hubble.
Los resultados, publicados en julio, proporcionaron un número directamente entre las dos mediciones anteriores: 47,300 mph por millón de años luz (69.8 km / s / Mpc). Y la incertidumbre contenía suficiente superposición para estar potencialmente de acuerdo con los resultados de Planck.
Pero los investigadores no están reventando sus corchos de champán todavía, dijo Madore. "Queríamos hacer un desempate", dijo. "Pero no dijo que este lado o ese lado es correcto. Dijo que había mucha más pendiente de lo que todos pensaban antes".
Han intervenido otros equipos. Un grupo llamado Lentes H0 en Wellspring de COSMOGRAIL (H0LICOW) está mirando objetos brillantes distantes en el universo primitivo llamados cuásares cuya luz ha sido gravitacionalmente grabada por objetos masivos entre nosotros y ellos. Al estudiar estos cuásares, el grupo recientemente obtuvo una estimación más cercana al lado de los astrónomos. La información del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), que analiza las ondas gravitacionales de las estrellas de neutrones que se estrellan, podría proporcionar otro punto de datos independiente. Pero dichos cálculos aún están en sus primeras etapas, dijo Madore, y aún no han alcanzado la madurez completa.
Por su parte, Madore dijo que cree que el número medio entre Planck y el valor de los astrónomos eventualmente prevalecerá, aunque no apostaría demasiado por esa posibilidad en este momento. Pero hasta que se encuentre alguna conclusión, le gustaría ver que las actitudes de los investigadores se atenúen un poco.
"Las personas que insisten en que tienen razón han puesto mucha espuma", dijo. "Es lo suficientemente importante como para que deba resolverse, pero llevará tiempo".
